题目内容
13.(1)求下沉时A与井壁间的摩擦力大小f和弹簧的最大形变量△L;
(2)求撞击下沉时A的加速度大小a和弹簧弹性势能Ep;
(3)若第n次撞击后,底座A恰能到达井底,求井深H.
分析 (1)A开始缓慢下沉时,受力平衡,根据平衡条件求解f,底座质量不计,所以合力为零,结合胡克定律求解;
(2)撞击后AB一起减速下沉,对B,根据牛顿第二定律以及功能关系求解;
(3)A第二次下沉,由功能关系求出下降的距离与第一次下降距离的关系,同理求出第三次下降的距离与第一次下降距离的关系,进而求出第n次下沉过程中向下滑动的距离,再结合数学知识求解.
解答 解:(1)A开始缓慢下沉时,受力平衡,则有:
f=2mg
底座质量不计,所以合力为零,所以始终有:
k△L=f
解得:$△L=\frac{2mg}{k}$
(2)撞击后AB一起减速下沉,对B,根据牛顿第二定律得:
k△L-mg=ma
解得:a=g,
A第一次下沉,由功能关系得:
mg(H0+△L+h1)=EP+fh1
解得:${E}_{P}=mg({H}_{0}-{h}_{1}+\frac{2mg}{k})$
(3)A第二次下沉,由功能关系
mg(H0+△L+h1+h2)=EP+fh2
又f=2mg
解得:h2=2h1
A第三次下沉,由功能关系有:
mg(H0+△L+h1+h2+h3)=EP+fh3
解得 h3=4h1
同理 A第n次下沉过程中向下滑动的距离为:
${h}_{n}={2}^{n-1}{h}_{1}$
所以井底深度为:$H={h}_{1}+{h}_{2}+{h}_{3}=({2}^{n}-1){h}_{1}$
答:(1)求下沉时A与井壁间的摩擦力大小f为2mg,弹簧的最大形变量△L为$\frac{2mg}{k}$;
(2)求撞击下沉时A的加速度大小a为g,弹簧弹性势能为$mg({H}_{0}-{h}_{1}+\frac{2mg}{k})$;
(3)若第n次撞击后,底座A恰能到达井底,则井深H为(2n-1)h1.
点评 本题主要考查了平衡条件、牛顿第二定律以及功能关系的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况,第三问能求出每次下降距离的数学表达式,再根据数学知识求解,难度较大.
| A. | 要使用户得到220V的电压,应满足n2:n1>n3:n4 | |
| B. | 随着用户用电功率的增加,降压变压器原线圈两端的电压变小 | |
| C. | 输电线路上损耗的功率与升压变压器的输出功率成正比 | |
| D. | 输电线上的电流小于用户得到的总电流 |
| A. | 对于一定质量的理想气体,体积不变时,温度越高,气体的压强就越大 | |
| B. | 在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关 | |
| C. | 布朗运动就是液体分子的热运动 | |
| D. | 1g水中所含的分子数目和地球上的人口总数差不多 | |
| E. | 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 |
| A. | 2v | B. | $\sqrt{5}$v | C. | 3mg | D. | 2$\sqrt{3}$mg |
| A. | 当时间足够小时,平均速度就近似的等于该点的瞬时速度 | |
| B. | 在研究加速度与合外力关系时,保持物体的质量不变 | |
| C. | 在验证力的平行四边形定则时,两次将橡皮条拉长至同一位置 | |
| D. | 在观察桌面受到压力发生微小形变的实验中,使用激光笔和平面镜 |